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jueves, 23 de octubre de 2014

El plátano transgénico que no le gusta a la bacteria amarilla

Fotografía de microscopía electrónica de barrido de la bacteria patógena vegetal Xanthomonas oryzae pv. oryzicola invadiendo el estoma de una hoja de la planta del arroz. Las Xanthomonas inyectan en las células unas proteínas que se unen al DNA vegetal activando la transcripción de determinados genes que favorecen la infección de la planta. Fuente: Science.


En el año 1961 los investigadores D. Yirgou y JF. Bradbury consiguieron aislar la bacteria Xanthomonas campestris patovar musacearum. Dicho así no parece muy llamativo, pero esa bacteria es la causante de la marchitez del ensete o falso bananero de Etiopía. En esta planta lo que se come no es el fruto, sino la raíz, y ésta puede llegar a pesar unos 40 kilos. Así que no es de extrañar que sea una planta de interés agronómico en esa zona de África tan frecuentemente devastada por hambrunas. De ahí la importancia de identificar a la bacteria que causaba su destrucción.

Ensete de Etiopía. Fuente: Wikipedia

Pero los problemas causados por la Xanthomonas no habían hecho nada más que empezar. En el año 2001 una enfermedad desconocida comenzó a hacer estragos en las plantaciones de bananas de Uganda. Comenzaba con un amarilleamiento de las hojas jóvenes seguido de su marchitez. Los tejidos internos de la planta se decoloraban y los frutos se pudrían a gran velocidad. En tan sólo tres años la enfermedad se extendió de tal manera que acabó con entre un tercio y el 50% de la producción de plátanos en la zona de Uganda central. No fue hasta el año 2004 en el que un grupo de científicos ugandeses identificó al culpable de dicha plaga.

Aspecto del interior del tallo de una banana afectada por X. campestris. Todo el exudado está cargado de bacterias. Fuente: Plantwise


Como se habrán imaginado, se trataba de Xanthomonas campestris pv musacearum. No se entiende muy bien como llegó de Etiopia a Uganda y otros países cercanos, aunque según los datos genéticos parece que lo hizo de dos maneras distintas.La bacteria se transmite de planta a planta de varias maneras: la más frecuente es por insectos ya que las plantas putrefactas atraen a multitud de ellos. La bacteria coloniza las superficies de esos insectos y de esa manera llega a otras plantas. Otra forma de transmisión era por los cuchillos y machetes usados por los agricultores para la recolección de los frutos. Y para empeorar las cosas, X. campestris también puede colonizar los suelos agrícolas y permanecer latente en ellos durante largos períodos de tiempo.

Análisis genéticos de los brotes de la marchitez de los bananos y su relación con los genotipos de X. campestris en Etiopía. Los resultados parecen indicar que el patógeno fue introducido en dos eventos independientes. Fuente: Wasukira et al. 2012. Genes


Hasta hace unos años la única forma de combatir la expansión de la plaga era destruir por completo las plantaciones de bananos donde aparecieran plantas afectadas y luego esperar un año o más para que la bacteria desapareciera del suelo. Afortunadamente en el año 2010 un grupo ugandés liderado por Leena Tripati tuvo una idea bastante buena para luchar contra la plaga: crear bananas resistentes a la infección por Xanthomonas. Y para eso lo primero que hicieron fue mirar que plantas eran resistentes naturales a la infección por Xanthomonas. Es es el caso del pimiento (Capsicum annuum). La causa de dicha resistencia es la acción combinada de dos genes. Por un lado el gen Hrap y por otro el Pflp. Lo que hace el primero es matar a las células que rodean a las células infectadas. Es decir, actúa como una especie de cortafuegos que confina a la infección. El segundo gen codifica para una proteína que produce una gran cantidad de especies reactivas del oxígeno, lo que suele acabar con las bacterias y además incrementar la respuesta hraP. A continuación, el grupo de Tripatii creo una banana transgénica que contenía el gen Hrap del pimiento y comprobaron que efectivamente, era resistente a la infección por Xanthomonas. En el 2012 crearon la banana transgénica que contenía el gen Pflp y también comprobaron que era resistente a la infección. Las bananas trangénicas no mostraban ninguna diferencia tanto en morfología como en propiedades organolépticas de sus frutos con respecto a las bananas no transgéncias. Y los productos de los genes Hrap y Pflp no están listados como posibles alergenos por lo que no son potencialmente peligrosas para la salud humana (además de en el pimiento, ambos genes también están presentes en el arroz). En cuanto a otros aspectos de bioseguridad. Las plantas de banana comestibles son estériles solo se pueden propagar de manera clonal, por lo que el riesgo de "contaminación genética" es mínimo.

Pero quedaba por hacer lo más importante, porque una cosa es que una planta transgénica sea resistente a la infección en el laboratorio o en invernaderos controlados y otra muy distinta es que lo sea en condiciones agrícolas. Y eso es precisamente lo que se ha publicado recientemente en la revista Nature Biotechnology. Los investigadores han hecho una prueba en el campo escogiendo 65 líneas transgénicas: 40 líneas expresando el gen Hrap y 25 con el gen Pflp que mostraban una alta resistencia en el laboratorio. Y han comprobado que un 20% de las líneas que contienen el gen Hrap y un 16% de las líneas que contienen el gen Pflp presentaban un 100% de resistencia a la infección por parte de X. campestris en condiciones agrícolas.

Resultado de las pruebas de campo con plantas de banano transgénicas resistentes a la infección por X. campestris y no transgénicas a: Planta transgénica sin síntomas. b: Planta no transgénica mostrando síntomas de marchitamiento. c: Planta no transgénica con una infección sistémica. d: Interior del tallo de una planta transgénica. e: Interior de los frutos de una planta transgénica. f: Interior del tallo de una planta no transgénica. la mucosidad amarilla es la savia de la planta completamente invadida por X. campestrise: Interior de los frutos de una planta no transgénica. h: Aspecto externo de los frutos de una planta transgénica. i: Aspecto externo de los frutos de una planta no transgénica. Origen de la imagen: Tripathi et al. 2014 Nature Biotechnology.


Lo siguiente que se han planteado hacer es ampliar estos estudios en condiciones ambientales y geográficas diferentes. También quieren comprobar la persistencia de la resistencia en dichas plantas transgénicas y por supuesto, evaluar la capacidad de evolución de X. campestris por si es capaz de "romper" la resistencia a la infección. De hecho, para minimizar ese riesgo, están ya intentando producir líneas transgénicas de bananas que lleven los dos genes.

Hay que tener en cuenta que el cultivo de la banana es una importante fuente de ingresos para los países de la región de los Grandes Lagos y del África Oriental. Además, en Uganda, Rwanda y Burundi el consumo de banana constituye al menos 30% de la ingesta de calorias por persona. Así que estas plantas transgénicas pueden suponer un gran beneficio, sobre todo si tenemos en cuenta que será distribuido gratuitamente entre los agricultores de la zona.

Esta entrada participa en la XXXIII edición del Biocarnaval que hospeda @CEAmbiental en el blog Consultoría y Educación Ambiental